KISSsoft Tutorial: Nachrechnung Stirnradpaar, und ...

KISSsoft Tutorial : Nachrechnung Stirnradpaar, und Zeichnungserstellung
KISSsoft Tutorial: Nachrechnung Stirnradpaar,
und Zeichnungserstellung in SolidWorks
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Für Release 04/2006
Letzte Änderung 07.02.2007 13:19:00
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Aufgabenstellung
In diesem Tutorial wird gezeigt, wie die Daten einer Stirnradstufe eingegeben werden können
und über die CAD-Schnittstelle das exakte 3D Modell erstellt wird.
Es soll also für eine bereits bestehende Stirnradstufe:
• erforderliche Daten in KISSsoft eingegeben werden
• nach DIN 3990 nachgerechnet werden
• die Dokumentation der Berechnung generiert werden
• eine Zeichnung erstellt werden
1. Eingabedaten
Die Eingabe folgender Daten wird anschliessend in diesem Tutorial erklärt:
Leistungsdaten
Leistung P
3.5 kW
Antriebsdrehzahl u (Ritzel treibend)
2500 1/min
Anwendungsfaktor K A 1.35
Geforderte Lebensdauer L
750 h
Geometrie
Normalmodul m n
1.5 mm
Schrägungswinkel β 25 ° Ritzel: Rechtsschrägung
Eingriffswinkel α 20 °
Zähnezahlen z z1=16 z2=43
Zahnbreiten b
z1=14mm z2=14.5mm
Achsabstand a
48.9 mm
Profilverschiebungsfaktor Ritzel x 1
0.3215 mn
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Bezugsprofil
hfP [mn] rhofP [mn] haP [mn]
Ritzel 1.25 0.30 1.00
Rad 1.25 0.30 1.00
Zusatzdaten
Material:
Material Härtedaten σFlim σHlim
Ritzel 15 CrNi 6 einsatzgehärtet HRC 60 430 N/mm 2 1500 N/mm 2
Rad 15 CrNi 6 einsatzgehärtet HRC 60 430 N/mm 2 1500 N/mm 2
Schmierung:
Fettschmierung Microlube GB 00 80° C
Zahnweitenabmasse
Verzahnungsqualität Z 1/2 7 nach DIN 3961
Breitenlastfaktor KHb 1.25
Toleranzen
Achsabstandtoleranz js8 nach ISO 268
Zahndickenabmass cd26 nach DIN 3967
Lösung
2. Zahnradberechnung (Stirnradpaar) starten
Nach Installation und Freischaltung von KISSsoft als Test- oder Vollversion (siehe dazu
Installationsanleitung) wird KISSsoft über „Start/Programme/KISSsoft-Hirnware 4-
2006/KISSsoft Hirnware“ gestartet. Es erscheint die folgende Maske, in der die
Stirnradberechnung wie gezeigt aufgerufen wird:
Abbildung 2-1: Starten von KISSsoft
Daraufhin öffnet sich die KISSsoft Eingabemaske:
Abbildung 2-2: Aufruf der Stirnradberechnung
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Abbildung 2-3: Eingabe Maske der KISSsoft Stirnradberechnung
3. Grunddaten Zahnradpaar
Normalmodul m n =1.5 mm, Schrägungswinkel β=25° und Eingriffswinkel α=20° werden im
Eingabefenster oben links (Reiter „Basis Daten“) eingegeben (Feld 1 in Abbildung 2-3).
Abbildung 3-1: Eingabe der Grunddaten des Zahnradpaares
Die Einheiten der Eingaben können mit Rechtsklick auf die Eingabefelder geändert werden. Ein
Klick auf die Plusknöpfe hinter den Eingabefeldern erlaubt jeweils Zusatzeingaben, oder die
Eingabe von anderen Daten zu den jeweiligen Werten:
Abbildung 3-2:
Zusatzeingabe für das Normalmodul
Abbildung 3-3:
Schrägungswinkel (°, sec, min)
Abbildung 3-4:
Eingriffswinkel (°, sec, min)
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4. Definition der Leistungsdaten
Oben rechts im Eingabefenster (Feld 6 in Abbildung 2-3) wird die geforderte Lebensdauer
L=750 h und der Anwendungsfaktor k A =1.35 eingegeben. Das Drehmoment mit der Leistung
P=3.5kW und der Drehzahl 2500 1 / min wird definiert. Will man in einem anderen Fall das
Drehmoment eingeben und die Leistung errechnen lassen, muss der Flag rechts der
Eingabefelder von Drehmoment auf Leistung gesetzt werden.
Abbildung 4-1: Definition des Lastfalls
Wichtig ist auch die korrekte Einstellung des Bezugsrades (Erstes Rad) für den Lastfall.
5. Rechenmethode
In der Scroll-Down Liste (Feld 7 in Abbildung 2-3) wird die Art der Rechenmethode ausgewählt.
Dieses Zahnradpaar soll nach der DIN 3990, Methode B gerechnet werden.
6. Grunddaten Zahnrad
Abbildung 5-1: Auswahl der Rechenmethode
Die Grunddaten für die Zahnräder wie Zähnezahl z 1 =16 und z 2 =43, die Breite b 1 =14mm und
b 2 =14.5 mm wie auch die Profilverschiebung x 1 =0.3215 werden im Eingabefenster (Feld 2 in
Abbildung 2-3) in der Mitte unter „Rad 1“ und „Rad 2“ eingegeben.
Abbildung 6-1: Eingabe der Grunddaten für Rad 1 und Rad 2
Da die Profilverschiebung des zweiten Rades durch den Achsabstand und die Profilverschiebung
des ersten Rades berechnet wird, kann der Wert 0 hier stehen bleiben. Bei einem Klick auf
„Berechnen F5“ wird die fehlende Profilverschiebung ausgerechnet.
Die Software merkt sich, welche der beiden Profilverschiebungen eingegeben worden ist. Bei
einer Änderung der Profilverschiebungssumme (z.B. durch Achsabstandsänderung) wird immer
die zuletzt eingegebene Profilverschiebung festgehalten und die andere verändert.
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7. N Maske
Die „N-Maske“ (Feld 3 in Abbildung 2-3), dient zur erweiterten Eingabe der Zahnrad
Grunddaten. Das Material und das Bezugsprofil der Zahnräder kann über die zwei Scroll Down
Listen gewählt werden. Die Verzahnungsqualität z 1 =7 und z 2 =7 wird als Zahl eingegeben.
Zuletzt wird noch die Schrägungsrichtung definiert. Die Schrägungsrichtung des zweiten Rades
richtet sich hiernach automatisch aus.
Abbildung 7-1: N-Maske Rad 1
Abbildung 7-2: N-Maske Rad 2
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8. Eingaben Zahnradpaar
Im Fenster „Eingabe Paar“ (Feld 5 in Abbildung 2-3) kann der Achsabstand a=48.9mm
eingegeben, und die Achsabstandtoleranz js8 gewählt werden (Die Berechnung des
Achsabstandes ist über den Auslegeknopf rechts möglich).
Der Breitenlastfaktor KHb=1.25 kann nach dem Setzen des Flag eingegeben werden.
Abbildung 8-1: Eingabe Zahnradpaar
9. T Maske
Die Zahndickenabmasse der Zahnräder werden in der T-Maske definiert. Bei einem
Nachrechnungsbeispiel sind häufig nur die effektiven Zahnweitenabmasse und die
Messzähnezahl bekannt. Diese können eingegeben werden und KISSsoft errechnet dann die
korrekten Zahndickentoleranzen.
Für unsere Neuauslegung ist jedoch die Zahndickentoleranz DIN 3967 cd26 für die Zahnform
vorgegeben. In der „T-Maske“ (Feld 4 in Abbildung 2-3) kann das entsprechende Fenster für die
Eingabe aufgerufen werden.
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Abbildung 9-1: Definition der Zahndickentoleranz
10. Schmierung
Das Fenster für die Schmierung (Feld 8 in Abbildung 2-3) enthält die Eingabewerte für die
Schmierstofftemperatur und die Umgebungstemperatur. Schmierungsart und die Fettsorte
werden in den entsprechenden Scroll Down Menus gewählt, während die Temperaturen als
Zahlen eingegeben werden.
Abbildung 10-1: Definitionsfenster für die Schmierung
Das Eingabefeld „Schmierstofftemperatur“, für Öl- oder Fettschmierung definiert die
Grundtemperatur der Zahnradkörper. Dazu ist die „Schmierstofftemperatur“ ebenfalls wichtig
zur Berechnung der effektiven Schmierstoffviskosität. Die „Umgebungstemperatur“ hat keinen
Einfluss auf die Berechnung.
Bei Trockenlauf definiert das Feld „Umgebungstemperatur“ die Grundtemperatur der
Zahnradkörper. Die „Schmierstofftemperatur“ hat hier keinen Einfluss auf die Berechnung.
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11. Berechnen
Jetzt kann auf „Berechnen F5“ geklickt werden um die Festigkeitsresultate anzuzeigen. Wenn
das Tutorial richtig durchgeführt wurde, sollten die umrandeten Festigkeitswerte mit Abbildung
11-1 übereinstimmen.
Abbildung 11-1: Endresultat der Berechnung
Mit „Protokollieren F6“ können die gesamte Resultate und Parametern in einem Protokoll
zusammengefasst werden. Hier ein kleiner Ausschnitt:
….
…..
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12. Zeichnung erstellen
Für die Herstellung der errechneten Zahnräder soll nun das Zahnrad im 3D CAD System
abgebildet werden. Nachdem „Berechnen F5“ ausgeführt wurde, kann unter dem Menu
„Berechnungen“ die Auswahl „Zahnform Z5“ angewählt werden.
Abbildung 12-1: Auswahl Zahnform Z5 im Menu Berechnungen
Nach dem Drücken der Taste „Berechnen“, kann ausgewählt werden, welche Zahnform und
welches Zahnrad im CAD System dargestellt werden soll. In unserem Beispiel wird die
Zahnform von Rad 1 durch Kreisbogenapproximation abgebildet. Dies wählen Sie mit den
markierten Scroll Down Leisten (siehe Abb.12-2) aus.
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Abbildung 12-2: Einstellungen für die Darstellung im CAD-Programm
Wählen Sie SolidWorks aus der Auswahlliste und starten Sie die Erzeugung durch drücken der
Taste „3D“. Nun wird im CAD-Programm dass entsprechende Part erstellt:
Abbildung 12-3: Zahnrad z 1 als Modell im SolidWorks
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13. Herstelldaten einfügen
Um die Herstelldaten des Zahnrades im SolidWorks in eine 2D Zeichnung einzufügen, muss
vorher das KISSsoft Add-In (siehe kisssoft_anl_SolidWorks.pdf im SolidWorks Verzeichnis des
KISSsoft Installationsverzeichnisses) installiert sein.
Wählen Sie die ausgeschnittene Zahnform am 3D Modell aus, und gehen Sie im KISSsoft Menü
zum Punkt„Herstellungsdaten einfügen“ (siehe Abb. 13-1).
Auswahl Zahnform
Abbildung 13-1: Herstelldaten einfügen
Nun werden die Herstelldaten in einem neuen Part, als editierbares Feld in SolidWorks
erstellt. (Abb. 13-2)
Um eine vollständige Fertigungszeichnung zu erhalten, müssen nun noch die 2D Schnittansichten
des Zahnrades hinzugefügt werden. Dies wird im CAD-Programm manuell realisiert.
Abbildung 13-2: Herstelldaten
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